Fundamentos de Química Orgánica: Compuestos y Propiedades Clave

Química Orgánica: Conceptos Fundamentales

La Química Orgánica se centra en el estudio de los compuestos orgánicos, cuyas moléculas están formadas fundamentalmente por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y, a veces, azufre o fósforo. Suelen combinarse con el grupo de los halógenos.

• Son termolábiles.
• Son solubles en agua cuando tienen hasta cinco carbonos; luego, son solubles en cloro, cloroformo, alcohol, etc.

Hidrocarburos

Los hidrocarburos son compuestos formados exclusivamente por carbono (C) e hidrógeno (H).

• Pueden presentarse en forma lineal, ramificada o cíclica.

Serie Homóloga y Propiedades de los Alcanos

Una serie homóloga es un conjunto de compuestos en los cuales cada uno difiere del resto por un grupo metileno (-CH₂).

En una serie homóloga, los primeros cuatro alcanos son gases; del carbono cinco al dieciséis son líquidos; y a partir de los diecisiete carbonos, son sólidos.

• Son insolubles en agua.
• Pueden emplearse como disolventes de grasas, aceites y ceras.
• Su principal uso es como combustible.

Estructura de los Alcanos

Los alcanos presentan cadenas de carbono unidos por enlaces simples, y el resto de los enlaces se realiza con hidrógeno. Son compuestos saturados al tener todos los enlaces simples con hidrógeno.

Alcanos Ramificados

Las ramificaciones son sustituciones de hidrógeno de la cadena principal por átomos de carbono. Reciben el nombre de radicales alquilo.

Alcanos Cíclicos

Son alcanos con la cadena cerrada, es decir, el primer y último carbono de la cadena se unen formando un cicloalcano.

Alquenos

Los alquenos son hidrocarburos que poseen en su estructura dobles enlaces entre carbonos. Por lo tanto, existen alquenos desde una cadena de dos carbonos, y su terminación es en -ENO. Se podrían definir como alcanos que han perdido un par de hidrógenos.

Alcoholes

Todos los alcoholes tienen la cadena hidrocarbonada unida a un grupo hidroxilo (-OH), por ejemplo, el etanol.

• Los de baja masa molecular son líquidos, y los de muchos átomos de carbono son sólidos.
• Los de baja masa molecular son solubles en agua y se van haciendo más insolubles a medida que aumenta su masa.
• Pueden oxidarse para dar aldehídos, cetonas o ácidos carboxílicos.
• Cuando varios grupos hidroxilo se unen a una molécula, se forma un polialcohol (ej. glicerol).

Aldehídos y Cetonas

Poseen un grupo carbonilo (C=O).

• Si este grupo está ubicado en el primer carbono de una cadena hidrocarbonada, se trata de un aldehído.
• Si está ubicado en otra posición, se trata de una cetona.

Éteres

Cuando dos moléculas de alcohol reaccionan entre sí, se obtiene un éter.

• Pueden ser simples o mixtos.
• Son sustancias muy volátiles.

Ácidos Carboxílicos y Ésteres

Contienen un grupo carboxilo (-COOH), que se encuentran en las grasas naturales (ácidos grasos).

• Altos puntos de fusión y ebullición.
• Solubilidad en agua similar a la de los alcoholes.
• Un ácido carboxílico reacciona con un alcohol para formar un éster. Los ésteres son líquidos de color agradable o bien sólidos e insolubles en agua.
• Forman esencias naturales, grasas y ceras.

Aminas y Amidas

Las aminas se forman al reemplazar uno, dos o tres átomos de hidrógeno del amoniaco (NH₃) por radicales hidrocarbonados de cadena abierta o cerrada. Cuando los átomos de hidrógeno son reemplazados por un ácido, se forma una amida.